[實用新型]緊湊可調式多模干涉耦合器

無效

• 申請號: 200620074712.9
• 申請日: 2006-07-05
• 公開（公告）號: CN200962151Y
• 公開（公告）日: 2007-10-17
• 發明（設計）人: 肖金標;孫小菡;劉旭;蔡純
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: G02B6/26
• 分類號: G02B6/26;G02B6/35;G02F1/01
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司
• 代理人: 樓高潮

一、技術領域

本實用新型屬于集成光學領域，涉及一種用于光通信系統、光計算機系統及光子/光電子集成回路的波導型耦合器，具體地說是一種緊湊可調式多模干涉耦合器。

二、背景技術

波導型耦合器是光通信系統、光計算機系統及光子/光電子集成回路的基礎元件，既可作為獨立元件，實現光功率或光信號的多路分配，也可作為構成諸如光放大器、光信號監控器、光開關及光調制器等光子/光電子器件的重要輔助部件。波導型耦合器主要有定向耦合器型、Y分支型、X分支型和多模干涉型等種類。定向耦合器型耦合器要求耦合波導有很高的加工精度，Y/X分支要求分支角很小，光刻難度大。多模干涉型耦合器具有結構緊湊、帶寬大、偏振不敏感等優點。目前，多模干涉型耦合器主要采用矩形多模波導，即多模波導的寬度在光的傳播方向上保持不變，這種結構的缺點是：器件結構仍欠緊湊，不利于光子/光電子器件的大規模集成；光功分比固定，制作容差小，器件良品率低。

三、發明內容

為了克服現有多模干涉型耦合器的上述不足，本實用新型的目的是提供一種緊湊可調式多模干涉耦合器，該多模干涉型耦合器具有長度短，結構緊湊，功分比可調等優點。

本實用新型的目的是通過以下技術方案來實現的：

一種緊湊可調式多模干涉型耦合器，包括與光信號輸入端連接的輸入通道、多模波導、調制模塊和與光信號輸出端連接的輸出通道，其特征在于：所述多模波導是非矩形，輸入通道和輸出通道分別連接在使光信號在傳播方向上呈現非均勻性的非矩形多模波導的兩側，用來控制光信號折射率減小量的調制模塊設置在多模波導的表面。

本實用新型中，所述非矩形多模波導可以有多種形式。第一種形式，非矩形多模波導為寬度左右對稱的錐形結構，寬度沿光的傳播方向變化，寬度的變化可以是線性的也可以是非線性的。第二種形式，非矩形多模波導為寬度左右不對稱的錐形結構，寬度沿光的傳播方向變化，同樣寬度的變化可以是線性的也可以是非線性的。第三種形式，非矩形多模波導為沿光的傳播方向彎曲的扇形結構。第四種形式，所述非矩形多模波導為S形結構。

本實用新型中調制模塊可以設置在非矩形多模波導表面的任意位置。所述調制模塊利用材料的電光、熱光、磁光、聲光、量子縛束Stark效應中的任意一種來改變折射率。

本實用新型中，根據自鏡像原理，由輸入通道引入的光場在多模波導中將激勵起多個模式，各模式間相互干涉，結果沿波的傳播方向周期性地產生輸入場的一重或多重像，各像在輸出通道中輸出，實現耦合器功能。由束傳播法分析可知，由輸入通道引入的光場，在非矩形多模波導中激勵起的基模有效折射率增大，次高階模的有效折射率減小，因而拍長減小，從而減小多模波導的長度，使器件結構緊湊。當調制模塊工作時，可改變多模波導調制模塊附件的折射率分布，根據自鏡像原理，輸出像的強度將改變，因此改變功分比。調制模塊可控制折射率的改變量，進而控制輸出像的強度，達到光功分比可調的目的。

本實用新型利用多模波導在光的傳播方向上的非均勻性，減小多模導波導的拍長，從而減小器件長度，使器件結構緊湊。并且，多模波導采用非矩形結構，多模波導表面引入調制模塊，利用器件材料的物理效應，改變調制模塊附近多模波導的折射率分布，實現輸出通道的功分比可調。

本實用新型的有益效果是：器件長度短，結構緊湊；輸出光功分比可調，增大制作容差，增大器件的良品率。

四、附圖說明

圖1是本實用新型的結構圖；

圖2是本實用新型中芯片的掃描電鏡俯視圖；

圖3是直通態光場分布圖；

圖4是3dB耦合器光場布圖；

圖5是交叉態光場分布圖；

圖6是本實用新型第二個實例的結構圖；

圖7是本實用新型第三個實例的結構圖；

圖8是本實用新型第四個實例的結構圖；

圖9是圖6的I-I剖視圖。

五、具體實施方式